文／鄭宜芬
美國光子運算新創公司 Lightmatter 於27日宣布，在雷射架構上取得關鍵性突破，正式推出 Very Large Scale Photonics（VLSP） 技術，並已導入至 Guide 平台，打造出業界整合度最高的光源引擎，鎖定 AI 共封裝光學（CPO）與近封裝光學（NPO）應用場景。該技術主打高度整合的雷射設計，目標在於提升頻寬密度、降低系統複雜度，並推動光源製造流程朝類晶圓代工（foundry-grade）量產模式發展。
Lightmatter 表示，VLSP 技術運用大規模光子整合，突破光功率擴展限制，為 AI 時代的光子互連藍圖奠定基礎。Guide 平台在初期驗證階段，即可將光學頻寬密度提升約 8 倍，同時兼顧部署擴展性與波長穩定度，為 AI 資料中心持續擴大的運算與互連需求，提供新的光源設計方向。
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從頻寬瓶頸回看雷射架構限制 如何突破功率牆
隨著 AI 叢集規模快速成長，資料中心效能逐漸受限於「頻寬密度」，不僅出現在晶片 I/O 邊緣，也回溯到光子互連最上游的雷射光源架構。目前主流的 CPO 與 NPO 解決方案，多採用分離式磷化銦（InP）雷射，整合於外接式雷射小型可插拔模組（ELSFP）中。
然而，這類架構正面臨所謂的「功率牆（power wall）」瓶頸。在高功率運作情境下，連接器端面與以環氧樹脂黏合的結構，容易因污染物吸收光能而產生熱損傷，甚至在僅數百毫瓦的功率下，就可能導致光纖受損。這使得單純透過提升 InP 雷射輸出功率來擴展效能的傳統雷射技術路線，逐漸失去實用性。
在現行架構中，若要將頻寬提升一倍，往往意味著 ELSFP 模組數量也必須同步翻倍，進而推高成本、功耗與前面板空間占用，最後反而降低整體系統的可靠度。
此外，分離式雷射在即將普及的高密度分波多工（DWDM）應用中，也難以長期維持緊密且穩定的波長控制；雷射陣列必須在極小漂移下維持準確波長，對分離式架構而言是一大挑戰。
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VLSP 以高度整合取代模組堆疊
Guide VLSP 光源引擎的設計架構，正是透過大規模光子整合，大幅降低分離式雷射模組所需的元件數，同時提升良率與長期運作可靠度。Lightmatter 表示，該架構可支援從單一波長擴展至 64 個以上波長的雷射技術藍圖，並明顯減少元件數量與組裝複雜度。
在實際驗證中，第一代 Guide 平台已能在 1RU 機箱內支援約 100 Tbps 的交換器頻寬；若以傳統 ELSFP 架構實現相同規模，則需約 18 個模組，並占用多達 4RU 的空間。Lightmatter 認為，這類整合度差異，將成為未來 AI 光學互連是否具備可擴展性的關鍵分水嶺。
Lightmatter 共同創辦人暨執行長 Nicholas Harris 指出，隨著 MoE 與世界模型的訓練規模持續放大，從運算、互連到光源，都必須具備半導體等級的整合能力，「可擴展的雷射，才能真正實現可擴展的 CPO。Guide 透過高度整合，帶來突破性的頻寬密度」。
結合台積電矽光子與混合鍵合生態系
在製造與供應鏈策略上，Lightmatter 目前將自身定位為 IC 設計公司，並已與台積電旗下 ASIC 業者創意合作，利用台積電矽光子平台 COUPE 進行製造與整合；封裝測試端則與日月光建立合作關係。
公司亦透露，Guide 所採用的整合式雷射架構，是將 InP 材料透過混合鍵合（hybrid bonding）方式，直接整合至矽光子晶圓上，讓雷射光源可透過光波導直接導光，無須額外鏡頭與隔離器。此作法不僅節省空間，也讓光學耦合在晶片製程階段完成，有助於降低人工組裝比例，推進量產可行性。
業界分析指出，這類需要混合鍵合與先進封裝的光子整合技術，與台積電在先進製程與封裝的布局高度相關，也解釋了 Lightmatter 持續強化與台灣供應鏈合作的原因。不過，分析人士亦提醒，直接在晶片端完成耦合，未來仍需面對光學效率與散熱管理的工程挑戰。
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從 NPO 邁向 CPO 量產
在產品進程上，Lightmatter 表示，Guide 雷射模組已導入 Passage M 與 L（Bobcat）系列的機櫃級驗證平台，並展現單模組最高 51.2 Tbps 頻寬、每條光纖至少 100 mW 光輸出，以及多波長精準控制等關鍵指標。
Lightmatter 首席科學家 Darius Bunandar 指出，公司產品線將率先於 NPO 市場導入，今年可望迎來關鍵轉折，並於明年開始大量出貨；至於 CPO 市場，則預期在明年底市場量產啟動後，出貨規模將同步放大。
深化 CPO 生態系合作
除光源技術外，Lightmatter 亦宣布與 EDA 大廠 Cadence 展開合作，將經矽晶驗證的高速 SerDes 與 UCIe 介面 IP，整合至 Passage 光學引擎中，協助 AI 與 HPC 系統在實際部署時，兼顧頻寬密度與能源效率。
此次合作聚焦於先進 CMOS 製程與標準封裝流程的整合，目標是打造具備量產可行性的 CPO 平台。產業觀察認為，隨著 AI 基礎建設從概念驗證走向實際部署，這類橫跨光學、電子與製造生態系的整合能力，將成為 CPO 能否落地的關鍵條件之一。
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